Essas máquinas que nos salvarão
ou nos destruirão
11 de junho de 2006
Gostaria de contar uma história
que está sendo escrita diante dos nossos olhos. Algo acabou de nascer,
de gritar nas entranhas da máquina Z de Sandia, um laboratório no Novo México. A criança deu seu primeiro berro em maio de 2005. Surgiu de repente das entranhas do nada.
Há meio século os homens correm atrás do miragem da fusão. Enquanto o demônio da fissão havia sido relativamente fácil de domar; no início dos anos 40, dando origem à primeira bomba atômica, que explodiu em Alamogordo, nos Estados Unidos.
A explosão da primeira bomba atômica, em Alamogordo
O segundo filho dos homens, o filho prometeico,
surgiu apenas como filho do primeiro. Assim que os homens souberam que podiam liberar a fantástica energia escondida no próprio interior da matéria, começaram a imaginar a possibilidade de reações não de fissão, mas de fusão.
No início, os "atomistas",
os "físicos nucleares", como foram chamados posteriormente, eram simples químicos (como o descobridor do átomo, o neozelandês Ernest Rutherford). Para um químico, a fissão nada mais é do que uma reação de dissociação, fortemente exoenergética, envolvendo
um processo de autocatálise.
O urânio 235 só espera se dissociar em fragmentos de massas comparáveis, liberando ao mesmo tempo alguns nêutrons. São esses nêutrons que, ao atingirem núcleos vizinhos, desencadeiam o fogo da "reação em cadeia",
desde que a quantidade de átomos reunidos seja
suficientemente grande para que esses nêutrons colidam com outro núcleo de urânio 235. Em vez de massa crítica, deveríamos falar de volume crítico. Veja
http://www.savoir-sans-frontieres.com/JPP/telechargeables/Francais/energetiquement_votre.htm
Depois de explorar a instabilidade do urânio 235, presente em pequenas quantidades (0,7%) no minério natural de urânio 238, os homens exploraram a do plutônio 239, um elemento que, dessa vez, não existia na natureza, mas podia ser fabricado ao dopar urânio 238 fazendo-o capturar um "nêutron rápido" emitido durante a fissão de um U235. O plutônio também é "fissível", possui uma "massa crítica" e é adequado para a fabricação de bombas. Foi essa segunda bomba que foi "experimentada" em Nagasaki, no Japão.
Sempre com o olhar do químico, a fusão parecia muito mais semelhante às comuns reações químicas que conhecíamos. À esquerda, os "produtos da reação". À direita, o resultado da reação em questão. Esquematicamente:
A combinado com B produz C mais energia
A reação de fusão que ocorre à temperatura mais baixa é aquela que envolve dois isótopos do hidrogênio: o deutério e o trítio (constituindo o que chamamos de hidrogênio pesado), sendo que o segundo tem a desvantagem de ser instável, "radioativo" (meia-vida: 12 anos). Essa temperatura é de cem milhões de graus. Os americanos tentaram desencadear essa reação usando raios X produzidos pela explosão de uma bomba de fissão, colocando simplesmente uma mistura deutério-trítio "ao lado" de uma bomba "A", de fissão. Essa experiência recebeu o nome de "Greenhouse", a "estufa". O hidrogênio tinha a desvantagem de precisar estar em forma condensada, líquida, ou seja, a temperaturas muito baixas. Com uma ampla instalação auxiliar de criogenia, essa primeira "bomba de hidrogênio" não era, portanto, operacional.
Existia uma segunda reação que permitia usar um explosivo em estado sólido: o hidreto de lítio LiH. Mas a temperatura necessária era cinco vezes maior: 500 milhões de graus, em vez de cem. Na Rússia, o jovem Andréi Sakharov teve a ideia de colocar a (pequena) bomba de fissão no foco de um elipsoide com forma de ovo alongado, uma casca oca que funcionava como refletor em relação aos raios X. Todos os ópticos do mundo sabiam disso há séculos. Colocando uma fonte de radiação no primeiro foco dessa superfície elipsoidal, ela concentra essa radiação no segundo foco. Bastava, portanto, colocar a extremidade de uma carga de hidreto de lítio com forma de "pão de açúcar" nesse ponto.
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Montagem de Sakharov-Teller-Ulam
Nos Estados Unidos, dois jovens pesquisadores judeus, o primeiro de origem ucraniana, Stanislaw Ulam:
Stanislaw Ulam
o segundo de nacionalidade húngara, Edward Teller, tiveram, ao mesmo tempo, essa ideia que os anglo-saxões chamaram de "technically sweet".
Edward Teller em 1958, que serviu de modelo para o personagem do "Dr. Follamour"
e que chamava carinhosamente a bomba de hidrogênio de "my baby" ("meu bebê")
(citamos apenas para memória o sentido de humor bastante duvidoso de certos cientistas autores de obras sobre o nascimento desses artefatos; um deles, Antoine Schwerer, deu o título "Aos meus lados da bomba" ao próprio livro, publicado em 1990 — 120 páginas)
Antoine Schwerer: "Aos meus lados da bomba"
Os americanos optaram por experimentar primeiro a bomba "de hidrogênio", funcionando a 100 milhões de graus, com uma mistura deutério-trítio. Mas, para surpresa geral, os soviéticos pularam essa etapa, graças aos cálculos de Andréi Sakharov, e puseram em prática as primeiras "bombas secas", cuja carga apresentava-se na forma de sólido: o hidreto de lítio. Uma bomba que, portanto, era imediatamente operacional. Essa súbita vantagem das forças do "bloco oriental" deu o sinal de partida para uma corrida armamentista absolutamente desenfreada.
Neste ponto, o leitor deve manter em mente esse "mistura milagrosa" Lítio 6 + Hidrogênio 1 que produz dois núcleos de Hélio 4 e... nenhum nêutron. Assim, essa "bomba de hidrogênio" é "não poluente". Infelizmente, se um dia os terrestres sofrerem seus efeitos, provavelmente não terão tempo de aproveitar esse benefício. Se as "bombas de hidrogênio" são tão "poluentes", é principalmente devido à carga de fissão que serve de detonador e à "ativação" do refletor em "urânio enriquecido", composto por urânio 238. Este, ao absorver um nêutron emitido pela reação de fusão, transforma-se em plutônio 239, que então sofre fissão. Assim, obtém-se o artefato mais horrível jamais saído da imaginação humana: a bomba "FFF" (fissão-fusão-fissão), a mais rica em depósitos radioativos.
Enquanto os militares se esforçavam para desenvolver suas bombas, os civis, por sua vez, tentaram acender uma mistura deutério-trítio em câmaras com forma toroidal, os "tokamaks", inventados pelo russo Artsimovitch (os russos são mesmo incrivelmente criativos...).
A maioria dos leitores já conhece agora o esquema dessas máquinas, onde a mistura gasosa, levada a temperaturas extremamente altas, é "confinada magneticamente", ou seja, no centro de uma bobina com forma de toro (ou hoje mais precisamente a forma da letra "D", girando em torno de um eixo). Essa ideia está no cerne desta catedral para engenheiros que leva o nome de ITER.
A máquina ITER
Na ilustração acima, distingue-se, em corte, essa câmara fechada, de revolução, cercada por todos os seus dispositivos periféricos. Essa máquina sucederá, no site francês de C...